一種基于自組網絡的無線抄表系統研制

2．1 MCU+RF模塊
核心模塊采用具有最新技術的Silicon公司的芯片Si1010。Si10xx系列無線MCU具有25 MHz的8051內核、EZRadioPRO Sub-GHz RF收發器、最高達64 KB的FLASH和最高12 b的ADC，所有組件集成在5 mm×7 mm大小的封裝內。Si10xx系列產品是業界最高效的單芯片無線MCU解決方案，常用操作模式下具有最低的電流消耗。Si10xx無線MCU是全球惟一能工作在0．9 V、并集成RF無線收發功能的MCU，它還是目前全球工作功耗最低的MCU，僅有160μA／MHz，這使得基于它的應用無需使用昂貴的鋰電池，而可改用便宜的堿性電池。其RF收發器的輸出功率高達+20 dBm，室外無線工作距離可達3 km，在室內工作時可穿過7～10層樓，是無線抄表器的絕佳選擇。
2．2 供電單元
采集控制中心節點和無線傳感器節點都采用包括超級電容的阻容降壓方式供電，亦可選擇電池供電，因為Si10xx系列產品的超低功耗架構和快速喚醒(2μs)極大地延長了鋰／堿性電池的使用壽命。Si10xx架構還包含DC-DC升壓轉換器，可以為大負載提供高效電能，DC-DC轉換器還可為周期性RF收發提供所需電能，效率高達90％。
2．3 串口
控制中心節點可通過串口與PC機聯系，如收到上位機的采集命令，把采集到的數據送給PC機并顯示，故采取標準的RS 232C串口提供連接。對于分布節點，則可不需要串口通信。

3 無線自組網絡拓撲結構
本設計采取CFDA(Cellular Fixed-wireless Digital Access)微蜂窩式固定無線數據接入平臺，每個分布節點既是數據接入點，同時也是中繼點，它是一種全路由的網絡狀的無線數據傳輸系統。智能能源表計數據的可靠傳送是設計通信協議的關鍵。把每個數據采集終端和能源表計設為一個無線傳感器節點(為DAU)，負責采集智能表計的數據；數據采集基站設為控制中心，智能表計的數據通過無線網絡傳送給CA C，控制中心則負責整個自動抄表系統的數據采集、管理及實時監控。在小區自動抄表系統中，為了區別網絡中每戶能源表計即無線傳感器節點，給每個節點首先分配一個惟一的ID信息。
當數據采集模塊收到發給自己的采集命令就會采集數據并發送給控制中心節點。在抄表中心節點和采集終端之間采用無線通信方式，由于無線通信距離有限，有些傳感器節點不能直接把數據傳送到抄表中心，這就需要其他的傳感器節點即中繼節點來轉發數據。
針對提出的小區無線自動抄表系統，必須處理好下面幾個問題：網絡的拓撲結構；新節點加入網絡；采集終端之間數據傳輸過程中的干擾。
基于無線傳感器網絡的自動抄表系統是一個多跳的自組織網絡，本設汁中假沒一個傳感器節點最多經過3跳就可到達控制中心節點，整個系統網絡拓撲結構如圖3所示。